公元前138年（汉武帝刘彻建元类卯三年），张骞奉命出使西域，当时在现新疆境的西域三十六国，经考证在如下地方：
（一）乌孙－－－－现新疆伊宁市及附近几县是乌孙当时一部分。绝大部份，为沙皇俄国侵占。
（二）龟兹－－－－现新疆库车、拜城一带。
（三）焉耆－－－－现新疆焉耆回族自治县一带。
（四）于田－－－－现新疆和田一带。
（五）若羌－－－－现新疆若羌东南，罗布泊西北，离古阳关最近。
（六）楼兰－－－－现新疆在巴音郭楞蒙古自治州罗布泊旁沙漠中。后改国名，为鄯善。现存有楼兰遗迹。（七）且末－－－－现新疆且末县西南，现有周围二十里古城兀立，墙垣断续。唐玄奘取经，在此停留过。（八）小宛－－－－现新疆且末臣河南，有人口只有一千五百多人，国家最小。
（九）戎卢－－－－现新疆于田县南。
（十）弥－－－－现新疆南疆策勒县东。
（十一）渠勒－－－－现新疆策勒县南。（以上四个小国，全在现和田东部一带，均已被塔克拉玛干沙漠湮没）。
（十二）皮山－－－－现新疆皮山县东南，藏桂附近，尚有汉皮山国城墟，当地人叫破城子。
（十三）西夜－－－－现新疆皮山西南。
（十四）蒲犁－－－－现新疆叶城东一带地方。
（十五）依耐－－－－现新疆英吉沙东南东勒库尔依耐和蒲犁两国虽小，但是汉唐以来东西交通要道。唐玄奘从天竺（现印度）取经回国，取道于此。
（十六）莎车－－－－现南疆莎车县，后被于田吞并。
（十七）疏勒－－－－现新疆喀什市和疏勒县一带。
（十八）尉头－－－－现新疆南疆乌什、巴楚地。
（十九）温宿－－－－现新疆阿克苏和温宿一带。
（二十）尉犁－－－－现新疆库尔勒、尉犁地方。后被焉耆吞并
（二十一）姑墨－－－－现新疆南疆拜城一带。
（二十二）卑陆－－－－现新疆阜康县以北
（二十三）乌贪訾－－－－现新疆离现玛纳斯北和昌吉附近。
（二十四）卑陆后国－－现新疆阜康县东。
（二十五）单桓－－－－现新疆玛纳斯东北。
（二十六）蒲类－－－－现新疆巴里坤哈萨克自治县西北。
（二十七）蒲类后国－－现新疆巴里坤哈萨克自治县西北。
（二十八）西且弥－－－现新疆乌苏县东南。
（二十九）东且弥－－－现新疆昌吉县以西。
（三十）劫国－－－－现新疆呼图壁东北。
（三十一）狐胡－－－－现新疆吐鲁番以北。
（三十二）山国－－－－现新疆南疆尉犁县东。
（三十三）车师前国－－现新疆吐鲁番交河城。
（三十四）车师后国－－现新疆**木齐及附近地方。
（三十五）师车尉都国现新疆吐鲁番东南。
（三十六）车师后城国现新疆奇台周围。
此外，还有大宛、安息、大月氏、康居、浩罕、坎巨提、乌弋山离等十几个属于西域的国家，现都不在我国新疆境内了。
关于西域的由来
关于“西域三十六国”的“西域”和“三十六国”
一、关于“西域”一词的由来
“西域”一词，似可理解为“最西的疆域”。“西域”一词最早见诸文字是司马迁的《史记》一书，其当时是指甘肃阳关、玉门关以西地区的总称。
“西域”有“广义”和“狭义”之分。
“狭义”是指阳关、玉门关以西、葱岭（今帕米尔高原）以东、天山之南北的广大地区；
“广义”是指除狭义以外的、包括亚洲中部、西部、印度半岛、欧洲东部和非洲北部在内。
《史记》中的“西域”实际是指汉朝统辖领域以外的“西北国”；而以后所说的“张骞通西域”，实指“张骞通西北国”；荀况的《前汉记》即已说明。
正式使用“西域”一词，是汉宣帝任命郑吉为“西域都护”开始，当时“西域都护”管辖的地区即所谓的“西域三十六国”（最早为五十国，后各国之间吞并为三十六国），其具*位置，《汉书.西域传》说：“在匈奴之西、乌孙之南、南北有大山、中央有河东侧接汉隔以阳关、玉门，西侧限于葱岭”，即现在的新疆南疆地区。这是汉代所说的“西域”（当时乌孙不属于西域范围内）。
北魏，太武帝拓跋寿派遣董琬等通使“西域”回来后，按董琬的理解，他将“西域”分为“四域”：
一域：“自葱岭以东，流沙以西”；
二域：“自葱岭以西、河曲以东”；
三域：“者舌以南、月氏以北”；
四域：“西海之间，水泽以南”
（后三域均为现帕米尔高原以西以东）（见《北史.西域传》）。
到这时，中亚许多地区才被看做是“西域”的范围。